Среда высокого-напряжения
При электропокрытии краска наносится на металлические детали путем их погружения в токопроводящую ванну с краской и подачи напряжения 200-400 В постоянного тока между деталями и противоэлектродами. Ванна представляет собой водный раствор, содержащий твердые частицы краски, растворители и электролиты. Во время работы он находится под напряжением.
Любой металлический компонент, погруженный в ванну,-включая теплообменники-становится частью электрической цепи. Заземленный металлический теплообменник создает короткое замыкание или, как минимум, путь блуждающего тока, который нарушает процесс нанесения покрытия, тратит электроэнергию впустую и вызывает коррозию теплообменника в результате электролиза.
ПТФЭ — электрический изолятор с объемным сопротивлением более 10¹⁸ Ом·см. Теплообменник из ПТФЭ по своей сути обеспечивает электрическую изоляцию, необходимую для нагрева ванны для нанесения гальванического покрытия. Однако изоляция должна быть предусмотрена во всей системе: сам теплообменник, трубопроводы подачи пара, трубопроводы возврата конденсата и опорная конструкция должны обеспечивать электрическую изоляцию от активной ванны.
Требования к проектированию изоляции
Пучок трубок из ПТФЭ, погруженный в ванну с краской, электрически инертен. Напряжение ванны не может проходить через трубки из фторполимера. Проблема изоляции возникает на границах: там, где теплообменник из ПТФЭ соединяется с металлическими трубопроводами для пара и конденсата, и где опорная конструкция контактирует как с теплообменником, так и с заземленным зданием.
Трубопровод подачи пара металлический и заземлен через котел. Теплообменник из ПТФЭ должен обеспечивать достаточное расстояние для электрической изоляции между заземленным паровым трубопроводом и ванной с краской, чтобы предотвратить отслеживание напряжения на непогруженной части трубки из ПТФЭ. Это расстояние зависит от напряжения ванны, окружающей среды (влажность, загрязнение) и применимых стандартов электробезопасности.
К трубопроводу возврата конденсата предъявляются такие же требования к изоляции. Соединения для входа пара и выхода конденсата должны быть расположены снаружи ванны, при этом трубки из ПТФЭ обеспечивают изолирующий путь между горячей ванной и заземленным трубопроводом.
Таблица 1. Параметры конструкции изоляции высокого напряжения для теплообменника из ПТФЭ с гальваническим покрытием
| Проектный параметр | Спецификация | Инженерное обоснование |
|---|---|---|
| Рабочее напряжение ванны | 200–400 В постоянного тока | Проектная изоляция для максимального напряжения системы |
| Диэлектрическая прочность ПТФЭ | 18-24 кВ/мм (кратковременное) | Far exceeds required isolation; safety margin >50× |
| Минимальный путь утечки (влажная среда) | 6–8 мм на 100 В (согласно IEC 60664) | Предотвращает отслеживание поверхности во влажных условиях. |
| Требуемая длина непогружённой трубки из ПТФЭ | 200-300 мм от поверхности ванны до первого металлического соединения | Обеспечивает путь утечки с запасом |
| Изоляция парового трубопровода | Катушка из ПТФЭ или диэлектрический фланец | Нарушает целостность металла с землей |
| Изоляция трубопровода конденсата | Идентичен паровой стороне | Обе ноги должны быть изолированы. |
| Структура поддержки | Не-рама из непроводящего ПТФЭ или ПВДФ | Отсутствие заземленного металла в контакте с теплообменником |
| Соединение несущей рамы со зданием | Изолированные стойки в точках крепления | Предотвращает заземление рамы |
Расчет утечки и зазора
Путь утечки — это кратчайший путь по поверхности изолятора между двумя проводниками с разными потенциалами. В теплообменнике из ПТФЭ путь утечки проходит вдоль внешней стороны трубок из ПТФЭ от поверхности ванны до первого металлического соединения.
Влажность и химическое загрязнение атмосферы покрасочного цеха снижают поверхностное сопротивление трубок из ПТФЭ. Хотя ПТФЭ гидрофобен, загрязнение поверхности со временем может привести к образованию частично проводящих путей. В конструкции предусмотрены консервативные пути утечки в соответствии со стандартами координации изоляции IEC 60664 с дополнительным запасом для загрязненной промышленной среды.
Зазорное расстояние — это кратчайший путь через воздух между двумя проводниками. Не-погружаемая часть трубок из ПТФЭ обеспечивает воздушный зазор между поверхностью горячей ванны и заземленным паровым трубопроводом. Трубки должны иметь достаточную длину над поверхностью ванны, чтобы обеспечить требуемые пути утечки и зазоры.
Изоляция трубопроводов пара и конденсата
Заземленный металлический трубопровод подачи пара должен быть электрически изолирован от теплообменника из ПТФЭ. Точка диэлектрической изоляции разрывает металлический путь проводимости. Опции включают в себя:
Золотник из ПТФЭ вставлен между клапаном подачи пара и коллектором теплообменника. Это отрезок трубы из ПТФЭ-или из сплошного ПТФЭ, который обеспечивает такую же диэлектрическую способность, что и трубки теплообменника. Длина катушки обеспечивает необходимую длину пути утечки.
Диэлектрическое фланцевое соединение с использованием не-проводящих прокладок, гильз болтов и шайб. Все металлические болты изолированы от обоих фланцев. Материалом прокладки является ПТФЭ или подходящий эластомер с достаточной диэлектрической прочностью.
Трубопровод возврата конденсата подвергается идентичной изоляции. Оба пути подачи и возврата должны быть электрически отделены от земли.
Изоляция опорной конструкции
Опорная рама теплообменника из ПТФЭ не должна образовывать токопроводящий путь от активной ванны к земле. Каркас изготовлен из не-проводящих материалов-твердых конструктивных элементов из ПТФЭ или ПВДФ. При использовании металлических креплений их изолируют от теплообменника и конструкции здания изолирующими втулками и прокладками.
Рама крепится к полу здания с помощью изолированных стоек, обеспечивающих необходимое расстояние утечки от рамы до заземленных анкерных болтов.
Краткое содержание
Проектирование высоковольтной изоляции в теплообменнике из ПТФЭ для электропокрытия основано на присущих ПТФЭ диэлектрических свойствах в сочетании с тщательным проектированием всех границ системы. Конструкция изоляции включает в себя достаточную длину непогружённых трубок для обеспечения расстояний утечки и зазоров, диэлектрических разрывов в паропроводах и трубопроводах для конденсата, а также не-проводящие опорные конструкции.
Конструкция предотвращает появление паразитных токов, которые могут нарушить процесс нанесения покрытия и вызвать коррозию металлических компонентов. Сочетание химической инертности, тепловых свойств и электрической изоляции ПТФЭ делает его предпочтительным материалом для этого требовательного применения.
Технический анализ конструкции изоляции теплообменника из ПТФЭ с электропокрытием доступен после предоставления данных о напряжении ванны, конфигурации резервуара, расположении паропроводов и применимых стандартах электробезопасности для места установки.
